Dispositif et principe de fonctionnement de moteurs électriques asynchrones

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Dans l'industrie, les plus courants sont les moteurs asynchrones triphasés. Considérez la structure et le fonctionnement de ces moteurs.

Le principe de fonctionnement d'un moteur asynchrone repose sur l'utilisation d'un champ magnétique tournant.

Pour clarifier le fonctionnement d'un tel moteur, nous ferons l'expérience suivante.

Fixez l’aimant en fer à cheval sur l’axe afin qu’il puisse être tourné par la poignée. Entre les pôles de l'aimant, nous plaçons sur l'axe un cylindre de cuivre pouvant tourner librement.

Figure 1. Le modèle le plus simple pour produire un champ magnétique tournant.

Commençons à faire tourner l'aimant par la poignée dans le sens des aiguilles d'une montre. Le champ de l'aimant commencera également à tourner et, avec rotation, coupera le cylindre de cuivre avec ses lignes de force. Selon la loi de l'induction électromagnétique, des courants de Foucault apparaîtront dans le cylindre, ce qui créera son propre champ magnétique - le champ du cylindre. Ce champ interagira avec le champ magnétique de l'aimant permanent. Le cylindre commencera à tourner dans le même sens que l'aimant.

Il a été établi que la vitesse de rotation du cylindre est légèrement inférieure à la vitesse de rotation du champ de l'aimant.

En effet, si un cylindre tourne à la même vitesse que le champ magnétique, les lignes de force magnétiques ne l'intersectent pas et, par conséquent, aucun courant de Foucault n'entraîne la rotation du cylindre.

La vitesse de rotation du champ magnétique est généralement appelée synchrone, car elle est égale à la vitesse de rotation de l'aimant et la vitesse de rotation du cylindre est asynchrone (asynchrone). Par conséquent, le moteur lui-même a été nommé moteur asynchrone. La vitesse de rotation du cylindre (rotor) diffère légèrement de la vitesse de rotation synchrone du champ magnétique, appelée glissement.

En indiquant la vitesse de rotation du rotor par n1 et la vitesse de rotation du champ par n, nous pouvons calculer la valeur de glissement en pourcentage à l'aide de la formule:

Dans l'expérience ci-dessus, le champ magnétique tournant et la rotation du cylindre provoquée par celui-ci ont été obtenus grâce à la rotation de l'aimant permanent. Ce dispositif n'est donc pas encore un moteur électrique. Il est nécessaire de forcer un courant électrique pour créer un champ magnétique rotatif et l'utiliser pour faire tourner le rotor. Cette tâche a été brillamment résolue à un moment donné par M. O. Dolivo-Dobrovolsky. Il a suggéré d'utiliser un courant triphasé à cette fin.

Le dispositif d'un moteur électrique asynchrone M. O. Dolivo-Dobrovolsky

Figure 2. Schéma du moteur électrique asynchrone Dolivo-Dobrovolsky

Aux pôles d'un noyau de fer de forme annulaire, appelé stator de moteur électrique, sont disposés trois enroulements, des réseaux de courant triphasés 0 situés l'un par rapport à l'autre selon un angle de 120 °.

L'intérieur du noyau est fixé sur l'axe du cylindre en métal, appelé rotor du moteur électrique.

Si les enroulements sont interconnectés comme indiqué sur la figure et connectés au réseau de courant triphasé, le flux magnétique total créé par les trois pôles sera en rotation.

La figure 3 montre un graphique des courants dans les enroulements du moteur et le processus d'apparition d'un champ magnétique tournant.

Considérez - plus en détail ce processus.

Figure 3. Obtention d'un champ magnétique rotatif

En position «A» sur le graphique, le courant dans la première phase est nul, dans la deuxième phase, il est négatif et dans la troisième, il est positif. Le courant dans les bobines des pôles va circuler dans la direction indiquée par des flèches sur la figure.

Après avoir déterminé la direction du flux magnétique créé par la règle de la main droite, nous verrons qu’un pôle sud (S) sera créé à l’extrémité du pôle interne (faisant face au rotor) de la troisième bobine et un pôle nord (C) au pôle de la deuxième bobine. Le flux magnétique total sera dirigé du pôle de la deuxième bobine à travers le rotor jusqu'au pôle de la troisième bobine.

Dans la position «B» du graphique, le courant dans la deuxième phase est égal à zéro, dans la première phase, il est positif et dans la troisième, il est négatif. Le courant circulant dans les bobines des pôles crée à la fin de la première bobine le pôle sud (Yu), à la fin de la troisième bobine le pôle nord (C). Le flux magnétique total sera maintenant dirigé du troisième pôle à travers le rotor vers le premier pôle, c’est-à-dire que les pôles se déplaceront de 120 °.

Dans la position «B» du graphique, le courant dans la troisième phase est égal à zéro, dans la deuxième phase, il est positif et dans la première, il est négatif. Maintenant, le courant traversant les première et deuxième bobines créera le pôle nord (C) à l’extrémité de la première bobine et le pôle sud (Yu) à l’extrémité du pôle de la seconde bobine, c’est-à-dire que la polarité du champ magnétique total se déplacera de 120 °. En position «G» sur le graphique, le champ magnétique se déplacera de 120 °.

Ainsi, le flux magnétique total changera de direction en même temps que le courant dans les enroulements du stator (pôles).

Dans ce cas, dans une période de changement du courant dans les enroulements, le flux magnétique fera un tour complet. Le flux magnétique rotatif emportera le cylindre et nous obtiendrons ainsi un moteur électrique asynchrone.

Rappelons que sur la figure 3, les enroulements du stator sont reliés par une "étoile", mais un champ magnétique tournant est également formé lorsqu'ils sont reliés par un "triangle".

Si nous échangeons les enroulements des deuxième et troisième phases, le flux magnétique modifiera le sens de sa rotation en sens inverse.

Le même résultat peut être obtenu sans interchanger les enroulements du stator, mais en dirigeant le courant de la deuxième phase du réseau vers la troisième phase du stator et la troisième phase du réseau vers la deuxième phase du stator.

Ainsi, il est possible de changer le sens de rotation du champ magnétique en commutant deux phases quelconques.

Nous avons considéré le dispositif d’un moteur à induction comportant trois enroulements sur le stator. Dans ce cas, le champ magnétique tournant est bipolaire et le nombre de tours par seconde est égal au nombre de périodes de changement de courant par seconde.

Si six enroulements sont placés sur le stator autour de la circonférence, un champ magnétique rotatif à quatre pôles sera créé. Avec neuf enroulements, le champ sera six pôles.

Avec une fréquence de courant triphasé f égale à 50 périodes par seconde, soit 3000 par minute, le nombre de tours n du champ tournant par minute sera:

avec un stator bipolaire, n = (50 x 60) / 1 = 3000 tr / min,

avec un stator à quatre pôles, n = (50 x 60) / 2 = 1500 tr / min,

avec un stator à six pôles, n = (50 x 60) / 3 = 1000 tr / min,

lorsque le nombre de paires de pôles du stator est p: n = (f x 60) / p,

Nous avons donc établi la vitesse de rotation du champ magnétique et sa dépendance au nombre d’enroulements sur le stator du moteur.

Comme nous le savons, le rotor du même moteur sera quelque peu en retard dans sa rotation.

Cependant, le décalage du rotor est très faible. Par exemple, lorsque le moteur tourne au ralenti, la différence de vitesse n’est que de 3% et avec une charge de 5 à 7%. Par conséquent, la vitesse du moteur asynchrone avec un changement de charge varie dans de très petites limites, ce qui est l’un de ses avantages.

Considérons maintenant le dispositif des moteurs électriques asynchrones.

Le stator d’un moteur électrique moderne asynchrone a des pôles non exprimés, c’est-à-dire que la surface interne du stator est complètement lisse.

Pour réduire les pertes par courants de Foucault, le noyau de stator est assemblé à partir de fines tôles d'acier embouties. Le noyau de stator assemblé est fixé dans un boîtier en acier.

Dans les fentes du stator se trouve un enroulement de fil de cuivre. Les enroulements de phase du stator du moteur électrique sont reliés par une "étoile" ou un "triangle", pour lequel tous les débuts et les extrémités des enroulements sont affichés sur le boîtier - sur un bouclier isolant spécial. Un tel dispositif du stator est très pratique, car il vous permet de faire tourner ses enroulements sur différentes tensions standard.

Le rotor d'un moteur à induction, comme un stator, est composé de tôles d'acier embouties. Un enroulement est posé dans les fentes du rotor.

En fonction de la conception du rotor, les moteurs à induction sont divisés en moteurs avec une cage d'écureuil et un rotor de phase.

L'enroulement d'un rotor à cage d'écureuil est constitué de tiges de cuivre posées dans les fentes du rotor. Les extrémités des tiges sont connectées à l'aide d'un anneau de cuivre. Un tel enroulement est appelé enroulement «cage d'écureuil». Notez que les tiges de cuivre dans les rainures ne sont pas isolées.

Dans certains moteurs, la "cage d'écureuil" est remplacée par un rotor moulé.

Un moteur asynchrone à rotor à phases (à bagues collectrices) est généralement utilisé dans les moteurs électriques de forte puissance et dans ces cas; quand il est nécessaire que le moteur électrique crée une grande force lors du démarrage. Ceci est réalisé en démarrant un rhéostat dans les enroulements du moteur de phase.

Les moteurs asynchrones court-circuités sont lancés de deux manières:

1) Raccordement direct de la tension secteur triphasée au stator du moteur. Cette méthode est la plus facile et la plus populaire.

2) En réduisant la tension appliquée aux enroulements du stator. La tension est réduite, par exemple, en commutant les enroulements du stator de «l'étoile» vers le «triangle».

Le moteur est lancé lorsque les enroulements du stator sont connectés avec une "étoile" et lorsque le rotor atteint la vitesse normale, les enroulements du stator sont commutés sur une connexion "en triangle".

Le courant dans les fils d'alimentation avec cette méthode de démarrage du moteur est réduit de 3 fois par rapport au courant qui se produirait si le moteur était démarré par une connexion directe au réseau avec des enroulements de stator reliés par un "triangle". Cependant, cette méthode ne convient que si le stator est conçu pour un fonctionnement normal lors du raccordement de ses enroulements avec un "triangle".

Le plus simple, économique et fiable est un moteur électrique asynchrone à rotor à cage d'écureuil, mais ce moteur présente certains inconvénients: une faible force lors du démarrage et un courant de démarrage important. Ces inconvénients sont en grande partie éliminés par l'utilisation d'un rotor à phases, mais l'utilisation d'un tel rotor augmente considérablement le coût du moteur et nécessite un rhéostat de démarrage.

Types de moteurs électriques asynchrones

Le type principal de machines asynchrones est un moteur asynchrone triphasé. Il comporte trois enroulements sur le stator, décalés dans l’espace de 120 °. Les enroulements sont connectés en étoile ou en triangle et sont alimentés par un courant alternatif triphasé.

Dans la plupart des cas, les moteurs à faible puissance fonctionnent comme des moteurs à deux phases. Contrairement aux moteurs triphasés, ils ont deux enroulements sur le stator, les courants dans lesquels pour créer un champ magnétique tournant doivent être décalés d'un angle de π / 2.

Si les courants dans les enroulements sont égaux en valeur et sont déphasés de 90 °, le fonctionnement d'un tel moteur ne diffère en aucune manière du fonctionnement d'un moteur triphasé. Cependant, ces moteurs avec deux enroulements sur le stator sont dans la plupart des cas alimentés par un réseau monophasé et le décalage approchant les 90 ° est créé artificiellement, généralement au détriment des condensateurs.

Un moteur monophasé n'ayant qu'un seul enroulement sur le stator est pratiquement inutilisable. Avec un rotor fixe, seul un champ magnétique pulsé est créé dans le moteur et le couple est nul. Certes, si le rotor d’une telle machine est mis en rotation à une certaine vitesse, il peut alors exécuter les fonctions du moteur.

Dans ce cas, bien qu’il n’y ait qu’un champ pulsé, il est composé de deux symétriques - direct et inverse, créant des moments inégaux - plus de moteur et moins de freinage, résultant de courants de rotor de fréquence accrue (le glissement par rapport au champ synchrone est supérieur à 1).

En relation avec ce qui précède, les moteurs monophasés sont alimentés par un deuxième enroulement, qui sert de démarreur. Pour créer un déphasage du courant, des condensateurs sont inclus dans le circuit de cet enroulement, dont la capacité peut être assez grande (des dizaines de microfarads avec une puissance moteur inférieure à 1 kW).

Les systèmes de commande utilisent des moteurs à deux phases, parfois appelés moteurs exécutifs. Ils ont deux enroulements sur le stator décalés de 90 ° dans l'espace. L'un des enroulements, appelé enroulement inducteur, est directement connecté au réseau de 50 ou 400 Hz. La seconde est utilisée comme un enroulement de contrôle.

Pour créer un champ magnétique tournant et le moment correspondant, le courant dans l'enroulement de contrôle doit être décalé d'un angle proche de 90 °. Le réglage de la vitesse du moteur, comme on le verra ci-dessous, est effectué en modifiant la valeur ou la phase du courant dans cet enroulement. L'inverse est obtenu en modifiant la phase du courant dans l'enroulement de contrôle de 180 ° (commutation de l'enroulement).

Les moteurs biphasés sont fabriqués en plusieurs versions:

rotor à cage d'écureuil

à rotor creux non magnétique

avec un rotor magnétique creux.

La transformation du mouvement de rotation du moteur en mouvement de translation des organes de la machine est toujours liée à la nécessité d’utiliser des unités mécaniques: crémaillères, vis, etc. Il est donc parfois conseillé de faire tourner le moteur avec un mouvement linéaire du rotor-coureur. conditionnellement - en tant qu’organe en mouvement).

Dans ce cas, le moteur, comme on dit, peut être déployé. L'enroulement statorique du moteur linéaire est identique à celui d'un moteur volumétrique, mais il ne doit être placé dans les fentes que sur toute la longueur du mouvement possible maximum du coulisseau de rotor. Le rotor-coureur est généralement court-circuité avec le corps articulé du mécanisme. Bien entendu, il doit y avoir aux extrémités du stator des butées empêchant le rotor de sortir des limites de travail du chemin.

Moteur asynchrone - principe de fonctionnement et dispositif

Le 8 mars 1889, le plus grand scientifique et ingénieur russe Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky a inventé un moteur asynchrone triphasé avec rotor en court-circuit.

Les moteurs asynchrones triphasés modernes sont des convertisseurs d'énergie électrique en énergie mécanique. En raison de leur simplicité, de leur faible coût et de leur grande fiabilité, les moteurs à induction sont largement utilisés. Ils sont présents partout, c'est le type de moteur le plus répandu, ils sont produits à 90% du nombre total de moteurs dans le monde. Le moteur asynchrone a véritablement révolutionné le secteur mondial.

L'énorme popularité des moteurs asynchrones est liée à la simplicité de leur fonctionnement, à leur faible coût et à leur fiabilité.

Un moteur asynchrone est une machine asynchrone conçue pour convertir l'énergie électrique alternative en énergie mécanique. Le mot asynchrone lui-même ne signifie pas simultané. Dans ce cas, cela signifie qu'avec les moteurs asynchrones, la fréquence de rotation du champ magnétique du stator est toujours supérieure à la fréquence de rotation du rotor. Les moteurs asynchrones fonctionnent, comme cela ressort clairement de la définition, à partir d'un réseau alternatif.

Appareil

Sur la photo: 1 arbre, roulements 2,6, 3,8, carters de palier, 4 pieds, 5 boîtiers de ventilateur, 7 - roue de ventilateur, 9 - rotor à cage d 'écurie, 10 - stator, 11 - boîte à bornes.

Les pièces principales du moteur à induction sont le stator (10) et le rotor (9).

Le stator a une forme cylindrique et est fabriqué à partir de tôles d'acier. Dans les fentes du noyau de stator, il y a des enroulements de stator en fil de bobinage. Les axes des enroulements sont décalés dans l'espace les uns par rapport aux autres selon un angle de 120 °. En fonction de la tension fournie, les extrémités des enroulements sont reliées par un triangle ou une étoile.

Les rotors d’un moteur à induction sont de deux types: un rotor en court-circuit et un rotor en phase.

Un rotor court-circuité est un noyau constitué de tôles d'acier. L'aluminium en fusion est coulé dans les rainures de ce noyau, ce qui entraîne la formation de tiges court-circuitées avec des bagues d'extrémité. Cette conception est appelée "cage d'écureuil". Dans les moteurs à haute puissance, le cuivre peut être utilisé à la place de l'aluminium. La cage d'écureuil est un enroulement de rotor court-circuité, d'où son nom.

Le rotor à phase comporte un enroulement triphasé qui ne diffère pratiquement pas de celui du stator. Dans la plupart des cas, les extrémités des enroulements du rotor de phase sont connectées en étoile et les extrémités libres sont alimentées par des bagues collectrices. À l’aide de brosses connectées aux anneaux, une résistance supplémentaire peut être insérée dans le circuit d’enroulement du rotor. Cela est nécessaire pour pouvoir modifier la résistance dans le circuit du rotor, car cela permet de réduire les courants d'appel importants. Pour en savoir plus sur le rotor de phase, consultez l'article - Moteur asynchrone à rotor de phase.

Principe de fonctionnement

Lorsque la tension est appliquée à l'enroulement du stator, un flux magnétique est créé dans chaque phase, qui varie avec la fréquence de la tension appliquée. Ces flux magnétiques sont décalés les uns par rapport aux autres de 120 °, à la fois dans le temps et dans l'espace. Le flux magnétique résultant est donc en rotation.

Le flux magnétique résultant du stator tourne et crée ainsi une force électromotrice dans les conducteurs du rotor. Le bobinage du rotor ayant un circuit électrique fermé, il se crée un courant qui, en interaction avec le flux magnétique du stator, crée un couple de démarrage du moteur, tendant à faire tourner le rotor dans le sens de rotation du champ magnétique du stator. Lorsqu'il atteint la valeur, le couple de freinage du rotor, puis le dépasse, le rotor commence à tourner. Lorsque cela se produit, le soi-disant glissement.

Slip s est une quantité qui indique comment la fréquence synchrone n1 le champ magnétique du stator est supérieur à la vitesse du rotor n2, en pourcentage.

Le glissement est une quantité extrêmement importante. Au moment initial, il est égal à l'unité, mais jusqu'à la fréquence de rotation n2 différence de fréquence relative du rotor n1-n2 devient plus petit, ce qui entraîne une diminution de la FEM et du courant dans les conducteurs du rotor, ce qui entraîne une réduction du couple. En mode de ralenti, lorsque le moteur tourne sans charge sur l’arbre, le glissement est minimal, mais avec une augmentation du moment statique, il augmente jusqu’à scr - glissement critique. Si le moteur dépasse cette valeur, le basculement du moteur peut survenir et entraîner un fonctionnement instable. Les valeurs de glissement vont de 0 à 1; pour les moteurs asynchrones à usage général, il est en mode nominal - 1 - 8%.

Dès que l'équilibre entre le moment électromagnétique provoquant la rotation du rotor et le moment de freinage créé par la charge sur l'arbre du moteur, le processus de modification des valeurs s'arrête.

Il s'avère que le principe de fonctionnement d'un moteur asynchrone consiste en l'interaction du champ magnétique tournant du stator et des courants induits par ce champ magnétique dans le rotor. De plus, le couple ne peut se produire que s'il existe une différence de fréquence de rotation des champs magnétiques.

Moteur asynchrone triphasé

Moteur asynchrone triphasé avec cage d'écureuil

Conception de moteur asynchrone

Le moteur électrique asynchrone triphasé, ainsi que tout moteur électrique, se compose de deux parties principales: le stator et le rotor. Stator - partie fixe, rotor - partie en rotation. Le rotor est situé à l'intérieur du stator. Il existe une petite distance entre le rotor et le stator, appelée entrefer, généralement de 0,5 à 2 mm.

Le stator est constitué d'un boîtier et d'un noyau avec un enroulement. Le noyau du stator est assemblé à partir d’acier technique en feuille mince, d’une épaisseur généralement de 0,5 mm, recouvert d’un vernis isolant. La structure centrale du noyau contribue à une réduction significative des courants de Foucault générés au cours du processus d’inversion magnétique du noyau par un champ magnétique tournant. Les enroulements du stator sont situés dans les fentes du noyau.

Le rotor est constitué d'un noyau avec un enroulement court-circuité et un arbre. Le noyau du rotor a également une conception stratifiée. Dans ce cas, les tôles de rotor ne sont pas vernies, le courant ayant une faible fréquence et le film d'oxyde suffisant pour limiter les courants de Foucault.

Le principe de fonctionnement. Champ magnétique rotatif

Le principe de fonctionnement d'un moteur électrique asynchrone triphasé repose sur la capacité d'un enroulement triphasé, lorsqu'il est activé dans un réseau triphasé, à créer un champ magnétique tournant.

Le champ magnétique rotatif est le concept de base des moteurs électriques et des générateurs.

La fréquence de rotation de ce champ, ou fréquence de rotation synchrone, est directement proportionnelle à la fréquence du courant alternatif f1 et est inversement proportionnel au nombre de paires de pôles p d’un enroulement triphasé.

  • où n1 - la fréquence de rotation du champ magnétique du stator, tours par minute,
  • f1 - fréquence du courant alternatif, Hz,
  • p est le nombre de paires de pôles

Le concept de champ magnétique tournant

Pour mieux comprendre le phénomène de champ magnétique tournant, considérons un enroulement triphasé simplifié à trois tours. Le courant traversant le conducteur crée un champ magnétique autour de lui. La figure ci-dessous montre le champ créé par un courant alternatif triphasé à un moment donné.

Les composants du courant alternatif changeront avec le temps, ce qui modifiera le champ magnétique créé par eux. Dans ce cas, le champ magnétique résultant de l'enroulement triphasé adoptera une orientation différente, tout en conservant la même amplitude.

Action d'un champ magnétique tournant sur une bobine fermée

Nous plaçons maintenant un conducteur fermé dans un champ magnétique en rotation. Selon la loi de l'induction électromagnétique, une modification du champ magnétique entraînera l'apparition d'une force électromotrice (CEM) dans un conducteur. À son tour, la FEM provoquera un courant dans le conducteur. Ainsi, dans un champ magnétique, il y aura un conducteur fermé avec un courant, sur lequel, conformément à la loi d'Ampère, la force agira, à la suite de quoi le circuit commencera à tourner.

Moteur à induction à rotor à cage d'écureuil

Un moteur électrique asynchrone fonctionne également selon ce principe. Au lieu d'un cadre avec un courant dans un moteur asynchrone, il existe un rotor à cage d'écureuil ressemblant à une roue d'écureuil en construction. Un rotor court-circuité est constitué de tiges court-circuitées aux extrémités des anneaux.

Un courant alternatif triphasé, traversant les enroulements du stator, crée un champ magnétique tournant. Ainsi, comme décrit précédemment, un courant sera induit dans les barres du rotor, ce qui entraînera la rotation du rotor. Dans la figure ci-dessous, vous pouvez remarquer la différence entre les courants induits dans les barres. Cela est dû au fait que l'amplitude de la modification du champ magnétique diffère selon les paires de barres, en raison de leur emplacement différent par rapport au champ. Le changement de courant dans les barres changera avec le temps.

Vous remarquerez peut-être également que les tiges du rotor sont inclinées par rapport à l'axe de rotation. Ceci est fait afin de réduire les harmoniques les plus hautes de la FEM et de supprimer l’ondulation du moment. Si les tiges étaient orientées le long de l'axe de rotation, il se produirait un champ magnétique pulsé du fait que la résistance magnétique de l'enroulement est beaucoup plus élevée que la résistance magnétique des dents du stator.

Slip moteur asynchrone. Vitesse du rotor

La particularité d’un moteur à induction est que la vitesse du rotor n2 inférieure à la fréquence de rotation synchrone du champ magnétique du stator n1.

Ceci s'explique par le fait que la FEM dans les tiges d'enroulement du rotor n'est induite que lorsque la vitesse de rotation est inégale.21. La fréquence de rotation du champ stator par rapport au rotor est déterminée par la fréquence de glissement ns= n1-n2. Le décalage du rotor par rapport au champ tournant du stator est caractérisé par une valeur relative s, appelée glissement:

  • où s est le glissement du moteur asynchrone,
  • n1 - la fréquence de rotation du champ magnétique du stator, tours par minute,
  • n2 - vitesse du rotor, tours par minute,

Prenons le cas où la vitesse du rotor coïncidera avec la fréquence de rotation du champ magnétique du stator. Dans ce cas, le champ magnétique relatif du rotor sera constant, de sorte que des champs électromagnétiques ne seront pas créés dans les barres du rotor et que, par conséquent, le courant ne sera pas généré. Cela signifie que la force agissant sur le rotor sera nulle. Donc, le rotor va ralentir. Après cela, un champ magnétique alternatif agira à nouveau sur les tiges du rotor, ainsi le courant et la force induits augmenteront. En réalité, le rotor d'un moteur électrique asynchrone n'atteindra jamais la vitesse de rotation du champ magnétique du stator. Le rotor tournera à une certaine vitesse légèrement inférieure à la vitesse synchrone.

Le moteur à induction à glissement peut varier de 0 à 1, c’est-à-dire de 0 à 100%. Si s

0, cela correspond au mode de ralenti, lorsque le rotor du moteur ne subit pratiquement pas le moment opposé; si s = 1 - mode de court-circuit dans lequel le rotor du moteur est à l'arrêt (n2 = 0). Le glissement dépend de la charge mécanique sur l'arbre du moteur et augmente avec sa croissance.

Le glissement correspondant à la charge nominale du moteur s'appelle le glissement nominal. Pour les moteurs asynchrones de faible et moyenne puissance, le glissement nominal varie de 8% à 2%.

Conversion d'énergie

Un moteur asynchrone convertit l'énergie électrique fournie aux enroulements du stator en énergie mécanique (rotation de l'arbre du rotor). Mais les puissances d'entrée et de sortie ne sont pas égales, comme lors de la conversion, des pertes d'énergie se produisent: pertes par frottement, échauffement, courants de Foucault et hystérésis. Cette énergie est dissipée sous forme de chaleur. Par conséquent, le moteur asynchrone a un ventilateur pour le refroidissement.

Connexion moteur asynchrone

Courant alternatif triphasé

Le réseau électrique alternatif triphasé est le plus largement distribué parmi les systèmes de transport d'énergie électrique. Le principal avantage d'un système triphasé par rapport aux systèmes monophasés et biphasés est son efficacité. Dans un circuit triphasé, l'énergie est transmise par trois fils et les courants circulant dans des fils différents sont décalés les uns par rapport aux autres, déphasés de 120 °, tandis que les forces électromotrices sinusoïdales à différentes phases ont la même fréquence et la même amplitude.

Étoile et triangle

L'enroulement triphasé du stator du moteur électrique est connecté selon le schéma "étoile" ou "triangle", en fonction de la tension d'alimentation du réseau. Les extrémités de l'enroulement triphasé peuvent être: connectées à l'intérieur du moteur électrique (trois fils sortent du moteur), sorties (six fils sortent), introduites dans la boîte de jonction (six fils sortent de la boîte, trois hors de la boîte).

Tension de phase - différence de potentiel entre le début et la fin d'une phase. Une autre définition: la tension de phase est la différence de potentiel entre un fil de ligne et un neutre.

Tension de ligne - la différence de potentiel entre deux fils linéaires (entre phases).

Le principe de fonctionnement du moteur asynchrone

Le moteur électrique est conçu pour convertir, avec de faibles pertes, l'énergie électrique en énergie mécanique.

Nous proposons d’examiner le principe de fonctionnement d’un moteur électrique asynchrone à rotor à cage, triphasé et monophasé, ainsi que ses schémas de conception et de câblage.

La structure du moteur

Les principaux éléments d’un moteur électrique sont le stator, le rotor, leurs enroulements et leur noyau magnétique.

La conversion de l'énergie électrique en énergie mécanique se produit dans la partie tournante du moteur - le rotor.

Dans un moteur à courant alternatif, le rotor reçoit de l'énergie non seulement du fait du champ magnétique, mais également de l'induction. Ainsi, ils sont appelés moteurs asynchrones. Ceci peut être comparé à l'enroulement secondaire d'un transformateur. Ces moteurs asynchrones sont également appelés transformateurs rotatifs. Le plus souvent, des modèles conçus pour l'inclusion en trois phases.

Conception de moteur asynchrone

Le sens de rotation du moteur électrique est déterminé par la règle du vrille gauche: il démontre la relation entre le champ magnétique et le conducteur.

La deuxième loi très importante est Faraday:

  1. La force électromotrice est induite dans le bobinage, mais le flux électromagnétique change avec le temps.
  2. La magnitude de la force électromotrice induite est directement proportionnelle à la vitesse de changement du flux électrique.
  3. La direction de la FEM empêche le courant.

Principe de fonctionnement

Lorsque la tension est appliquée aux enroulements statoriques fixes, cela crée un effet magnétique dans le stator. Si une tension alternative est appliquée, le flux magnétique créé par celle-ci change. Ainsi, le stator modifie le champ magnétique et le rotor reçoit les flux magnétiques.

Ainsi, le rotor du moteur électrique reçoit ces flux du stator et, par conséquent, tourne. C'est le principe de base du fonctionnement et du glissement des machines asynchrones. De ce qui précède, il convient de noter que le flux magnétique du stator (et sa tension) doit être égal au courant alternatif pour la rotation du rotor, de sorte que la machine asynchrone ne puisse fonctionner que sur le secteur.

Le principe de fonctionnement du moteur asynchrone

Lorsque ces moteurs agissent en tant que générateurs, ils génèrent directement du courant alternatif. Dans le cas d'un tel travail, le rotor tourne à l'aide de moyens externes, par exemple une turbine. Si le rotor possède un magnétisme résiduel, c'est-à-dire des propriétés magnétiques qu'il conserve en tant qu'aimant à l'intérieur du matériau, il crée alors un flux variable dans l'enroulement statorique fixe. Donc, cet enroulement de stator recevra une tension induite selon le principe de l'induction.

Les génératrices à induction sont utilisées dans les petits magasins et les ménages pour apporter un soutien nutritionnel supplémentaire. Elles sont les moins chères en raison de leur facilité d’installation. Ces derniers temps, ils sont largement utilisés par les populations des pays où les machines électriques perdent de la puissance en raison de chutes de tension constantes sur le réseau de distribution. La plupart du temps, le rotor tourne avec un petit moteur diesel connecté à un générateur de tension alternative asynchrone.

Comment le rotor tourne

Le flux magnétique rotatif traverse l'entrefer entre le stator, le rotor et l'enroulement des conducteurs fixes dans le rotor. Cet écoulement en rotation crée une tension dans les conducteurs du rotor, forçant ainsi la force électromotrice à être induite dans ceux-ci. Conformément à la loi d'induction électromagnétique de Faraday, c'est ce mouvement relatif entre le flux magnétique tournant et les enroulements fixes du rotor, qui excite le champ électromagnétique et constitue la base de la rotation.

Un moteur avec un rotor à cage d'écureuil dans lequel les conducteurs du rotor forment un circuit fermé, à la suite duquel une force électromotrice y induit un courant, la direction est donnée par la loi de la lentille et est de nature à contrecarrer la cause de son apparition. Le mouvement relatif du rotor entre le flux magnétique en rotation et le conducteur fixe est son action sur la rotation. Ainsi, afin de réduire la vitesse relative, le rotor commence à tourner dans le même sens que le flux en rotation sur les enroulements du stator, en essayant de le rattraper. La fréquence de la force électromotrice induite est la même que la fréquence de l'alimentation.

Moteurs à induction Ridge

Lorsque la tension d'alimentation est basse, l'excitation des enroulements du rotor court-circuité ne se produit pas. En effet, lorsque le nombre de dents du stator et le nombre de dents du rotor sont égaux, il en résulte une fixation magnétique entre le stator et le rotor. Ce contact physique est par ailleurs appelé blocage dentaire ou blocage magnétique. Ce problème peut être résolu en augmentant le nombre de fentes dans le rotor ou le stator.

Connexion

Le moteur asynchrone peut être arrêté en échangeant simplement deux des broches du stator. Il est utilisé lors de situations d'urgence. Après cela, il change le sens du flux en rotation, ce qui produit un couple, provoquant ainsi une coupure de l'alimentation du rotor. C'est ce qu'on appelle le freinage en opposition de phase.

Vidéo: Comment fonctionne un moteur asynchrone

Pour que cela ne se produise pas dans un moteur asynchrone monophasé, il est nécessaire d'utiliser un dispositif à condensateur.

Il doit être connecté au bobinage de départ, mais il doit être calculé à l'avance. Formule

QC = Uavec I 2 = U 2 I 2 / sin 2

Circuit: Connexion d'un moteur asynchrone

Il en résulte que les machines électriques à courant alternatif de type biphasé ou monophasé doivent être alimentées avec des condensateurs d'une puissance égale à la puissance du moteur elle-même.

Analogie d'embrayage

Compte tenu du principe de fonctionnement d’un moteur électrique asynchrone utilisé dans les machines industrielles et de ses caractéristiques techniques, il convient de mentionner l’embrayage en rotation d’un embrayage mécanique. Le couple sur l'arbre d'entraînement doit être égal au couple sur l'arbre entraîné. En outre, il convient de souligner que ces deux points sont identiques, car le couple du convertisseur linéaire est causé par un frottement entre les disques à l'intérieur de l'accouplement lui-même.

Embrayage électromagnétique

Un principe de fonctionnement similaire et le moteur de traction avec un rotor de phase. Le système d’un tel moteur est composé de huit pôles (dont 4 de base et 4 supplémentaires) et de noyaux. Les bobines de cuivre sont situées aux pôles principaux. La rotation d'un tel mécanisme est obligé d'engrenage, qui reçoit le couple de l'arbre d'induit, également appelé le noyau. La connexion au réseau se fait par quatre câbles flexibles. L'objectif principal d'un moteur électrique multipolaire est de mettre en mouvement des machines lourdes: locomotives diesel, tracteurs, moissonneuses-batteuses et, dans certains cas, des machines-outils.

Forces et faiblesses

Le dispositif du moteur asynchrone est presque universel, mais ce mécanisme a aussi ses avantages et ses inconvénients.

Avantages des moteurs à induction AC:

  1. La conception est une forme simple.
  2. Faible coût de production.
  3. Fiable et pratique pour gérer le design.
  4. Pas capricieux en opération.
  5. Schéma de contrôle simple

L'efficacité de ces moteurs est très élevée, car il n'y a pas de perte de friction et un facteur de puissance relativement élevé.

Inconvénients des moteurs à induction AC:

  1. Le contrôle de la vitesse sans perte de puissance n'est pas possible.
  2. Si la charge augmente, le moment diminue.
  3. Point de départ relativement petit.

Dispositif et principe de fonctionnement d'un moteur asynchrone

Les moteurs électriques asynchrones (AD) sont largement utilisés dans l'économie nationale. Selon différentes sources, jusqu'à 70% de toute l'énergie électrique convertie en énergie mécanique de mouvement de rotation ou de translation est consommée par un moteur asynchrone. L'énergie électrique en énergie mécanique de translation est convertie par des moteurs électriques asynchrones linéaires, largement utilisés en propulsion électrique, pour la réalisation d'opérations technologiques. L'utilisation généralisée de la pression artérielle est associée à un certain nombre d'avantages. Les moteurs asynchrones sont les plus simples en termes de conception et de fabrication, fiables et les moins chers de tous les types de moteurs électriques. Ils ne disposent pas d'un collecteur de brosses ni d'un collecteur de courant coulissant, ce qui, en plus d'une fiabilité élevée, garantit des coûts d'exploitation minimaux. Selon le nombre de phases d'alimentation, on distingue les moteurs asynchrones triphasés et monophasés. Un moteur asynchrone triphasé peut, dans certaines conditions, remplir ses fonctions avec succès même s’il est alimenté par un réseau monophasé. HELL est largement utilisé non seulement dans l'industrie, la construction, l'agriculture, mais aussi dans le secteur privé, dans la vie quotidienne, dans les ateliers à domicile, dans les parcelles de jardin. Les moteurs asynchrones monophasés entraînent des machines à laver, des ventilateurs, des petites machines à bois, des outils électriques et des pompes d'alimentation en eau. Le plus souvent, la pression artérielle triphasée est utilisée pour réparer ou créer des mécanismes et des dispositifs de fabrication industrielle ou de conception industrielle. Et le concepteur peut disposer d'un réseau monophasé et triphasé. Il y a des problèmes de calcul de puissance et de choix d'un moteur pour tel ou tel cas, choisir le circuit de commande le plus rationnel d'un moteur asynchrone, calculer des condensateurs assurant le fonctionnement d'un moteur asynchrone triphasé en mode monophasé, sélectionner une section et le type de fils, des dispositifs de commande et de protection. Ce type de problèmes pratiques est consacré au livre proposé au lecteur. Le livre fournit également une description du dispositif et du principe de fonctionnement d'un moteur asynchrone, les rapports de conception de base des moteurs en mode triphasé et monophasé.

Dispositif et principe de fonctionnement de moteurs électriques asynchrones

1. Moteur asynchrone triphasé

Le moteur asynchrone triphasé traditionnel (AD), qui assure un mouvement de rotation, est une machine électrique composée de deux parties principales: un stator fixe et un rotor tournant sur l'arbre du moteur. Le stator du moteur consiste en un cadre dans lequel est inséré un noyau de stator électromagnétique, comprenant un noyau magnétique et un enroulement de stator réparti triphasé. Le but du noyau est de magnétiser une machine ou de créer un champ magnétique tournant. Le noyau magnétique du stator est constitué de tôles (de 0,28 à 1 mm) isolées les unes des autres, estampées dans un acier électrique spécial. Dans les feuilles, il y a une zone dentée et un joug (Fig. 1.a). Les feuilles sont assemblées et fixées de manière à ce que les dents et les rainures du stator soient formées dans le noyau magnétique (Fig. 1.b). Le circuit magnétique est une petite résistance magnétique pour le flux magnétique généré par l'enroulement du stator et, en raison du phénomène de magnétisation, ce flux augmente.

Fig. 1 noyau d'aimant de stator

Un enroulement de stator triphasé réparti est placé dans les rainures du circuit magnétique. Le bobinage dans le cas le plus simple consiste en des bobines triphasées dont les axes sont décalés de 120 ° dans l'espace les uns des autres. Les bobines de phase sont interconnectées par une étoile ou un triangle (Fig. 2).

Fig 2. Schémas de connexion des enroulements de phase d'un moteur asynchrone triphasé en étoile et en triangle

Des informations plus détaillées sur les schémas de connexion et les symboles pour les débuts et les extrémités des enroulements sont présentées ci-dessous. Le rotor du moteur est constitué d’un noyau magnétique, également assemblé à partir de tôles d’acier estampées, dans lequel sont creusées des gorges dans lesquelles se trouve l’enroulement du rotor. Il existe deux types d'enroulements de rotor: en phase et en court-circuit. L'enroulement de phase est similaire à l'enroulement de stator, connecté en étoile. Les extrémités de l'enroulement du rotor sont connectées ensemble et isolées, et le début est attaché aux bagues de contact situées sur l'arbre du moteur. Des bagues fixes sont superposées sur les bagues collectrices, isolées les unes des autres et de l'arbre du moteur et tournant conjointement avec le rotor, auquel des circuits externes sont raccordés. Cela permet, en modifiant la résistance du rotor, de réguler la vitesse de rotation du moteur et de limiter les courants de démarrage. Le type d'enroulement court-circuité le plus utilisé est celui des "cellules d'écureuil". L'enroulement du rotor des gros moteurs comprend des tiges en laiton ou en cuivre, qui sont enfoncées dans les gorges, et des bagues à extrémité courte sont installées le long des extrémités, auxquelles les tiges sont soudées ou soudées. Pour les BP série à faible et moyenne puissance, l’enroulement du rotor est fabriqué par moulage sous pression d’un alliage d’aluminium. En même temps, des baguettes 2 et des bagues de court-circuit 4 avec des ailes de ventilateur sont moulées simultanément dans le boîtier du rotor 1 pour améliorer les conditions de refroidissement du moteur, puis le boîtier est pressé sur l'arbre 3. (Fig. 3). Dans la section réalisée sur cette figure, les profils des gorges, des dents et des tiges de rotor sont visibles.

Fig. 3. Moteur asynchrone à rotor avec enroulement en court-circuit

Une vue générale d'une série de moteurs asynchrones 4A est présentée à la Fig. 4 [2]. Le rotor 5 est pressé sur l'arbre 2 et monté sur les paliers 1 et 11 dans l'alésage du stator dans les blindages de palier 3 et 9, qui sont fixés aux extrémités du stator 6 des deux côtés. Fixez la charge à l'extrémité libre de l'arbre 2. À l’autre extrémité de l’arbre, le ventilateur 10 est renforcé (le moteur de la version fermée soufflée), qui est fermé par un capuchon 12. Le ventilateur assure un dégagement de chaleur plus intense du moteur afin d’atteindre la capacité de charge correspondante. Pour un meilleur transfert de chaleur, le lit est moulé avec des nervures 13 sur presque toute la surface du lit. Le stator et le rotor sont séparés par un intervalle d'air qui varie de 0,2 à 0,5 mm pour les machines de faible puissance. Pour attacher le moteur aux fondations, au cadre ou directement au mécanisme mis en mouvement sur le cadre, des pattes 14 avec des trous de montage sont fournies. Des moteurs à brides sont également disponibles. Dans de telles machines, sur l'un des supports de palier (généralement du côté de l'arbre), une bride est utilisée pour connecter le moteur au mécanisme de travail.

Fig. 4. Vue générale du moteur asynchrone série 4A

Des moteurs ayant à la fois des pattes et une bride sont également produits. Les dimensions d'installation des moteurs (la distance entre les trous sur les jambes ou les brides), ainsi que leurs hauteurs d'axe de rotation, sont normalisées. La hauteur de l'axe de rotation est la distance entre le plan sur lequel se trouve le moteur et l'axe de rotation de l'arbre du rotor. Les hauteurs des axes de rotation de moteurs de petite puissance: 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100 mm.

2. Le principe de fonctionnement des moteurs asynchrones triphasés

Il a été noté ci-dessus que l'enroulement triphasé du stator sert à magnétiser la machine ou à créer un champ magnétique rotatif du moteur. Le principe du moteur à induction repose sur la loi de l'induction électromagnétique. Le champ magnétique tournant du stator coupe les conducteurs de l'enroulement du rotor court-circuité, ce qui induit dans ce dernier une force électromotrice provoquant la circulation d'un courant alternatif dans l'enroulement du rotor. Le courant du rotor crée son propre champ magnétique, son interaction avec le champ magnétique tournant du stator entraîne la rotation du rotor après les champs. L'idée du fonctionnement du moteur asynchrone est illustrée plus clairement par l'expérience simple démontrée par l'académicien français Arago au XVIIIe siècle (Fig. 5). Si l'aimant en forme de fer à cheval tourne à une vitesse constante près d'un disque en métal situé librement sur l'axe, le disque commencera à tourner après l'aimant à une certaine vitesse inférieure à la vitesse de rotation de l'aimant.

Fig. 5. Expérience Arago, expliquant le principe du moteur asynchrone

Ce phénomène s’explique par la loi de l’induction électromagnétique. Lorsque les pôles magnétiques se déplacent près de la surface du disque, une force électromotrice est induite dans les contours situés sous le pôle et des courants apparaissent, créant un champ magnétique du disque. Un lecteur qui a du mal à imaginer des contours conducteurs dans un disque solide peut représenter un disque sous la forme d’une roue avec de nombreux rayons conducteurs reliés par une jante et un manchon. Deux rayons, ainsi que les segments de la jante et des bagues les reliant, constituent un contour élémentaire. Le champ du disque est couplé au champ des pôles d'un aimant permanent en rotation et le disque est entraîné par son propre champ magnétique. Évidemment, la plus grande force électromotrice sera induite dans les contours du disque lorsque celui-ci est immobile, et inversement, la plus petite lorsqu'elle est proche de la vitesse de rotation du disque. En ce qui concerne un véritable moteur asynchrone, nous notons que l’enroulement de rotor court-circuité peut être assimilé à un disque et l’enroulement de stator à noyau magnétique - à un aimant rotatif. Cependant, la rotation du champ magnétique dans le stator fixe a est due à un système triphasé de courants qui circulent dans un enroulement triphasé avec un déphasage spatial.

Dispositif, principe d'action du moteur asynchrone

Un moteur asynchrone est une machine à courant alternatif. Le mot "asynchrone" signifie non simultané. Dans ce cas, on entend que dans les moteurs asynchrones, la fréquence de rotation du champ magnétique diffère de la fréquence de rotation du rotor. Les pièces principales de la machine sont le stator et le rotor, séparés l'un de l'autre par un intervalle d'air uniforme.

Fig.1. Moteurs Asynchrones

Le stator est une partie fixe de la machine (Fig. 1, a). Afin de réduire les pertes par courants de Foucault, son noyau est assemblé à partir de tôles d'acier électro-pressées d'une épaisseur comprise entre 0,35 et 0,5 mm, isolées les unes des autres par une couche de vernis. Un enroulement est posé dans les fentes du circuit magnétique du stator. Dans les moteurs triphasés, le bobinage est triphasé. Les phases de l'enroulement peuvent être connectées en étoile ou en triangle, en fonction de la magnitude de la tension du réseau.

Le rotor est une partie tournante du moteur. Le noyau magnétique du rotor est un cylindre constitué de tôles embouties en acier électrique (Fig. 1, b. C). Dans les fentes du rotor est placé enroulement, selon le type d'enroulement, les rotors des moteurs asynchrones sont divisés en court-circuités et en phase (avec bagues collectrices). Un enroulement court-circuité est constitué par des tiges de cuivre ou d’aluminium non isolées (Fig. 1, d) connectées aux extrémités des anneaux du même matériau («cage d’écureuil»).

Au niveau du rotor de phase (voir la figure 1, c), dans les fentes du circuit magnétique, se trouve un enroulement triphasé dont les phases sont connectées par une étoile. Les extrémités libres des phases de l'enroulement sont reliées à trois bagues collectrices en cuivre montées sur l'arbre du moteur. Les bagues sont isolées les unes des autres et de l’arbre. Aux anneaux pressés des brosses en carbone ou en cuivre-graphite. Grâce aux bagues de contact et aux balais dans le bobinage du rotor, vous pouvez activer un rhéostat de démarrage et de réglage triphasé.

La conversion de l'énergie électrique en énergie mécanique dans un moteur asynchrone est réalisée au moyen d'un champ magnétique tournant. Un champ magnétique tournant est un flux constant, tournant dans l'espace avec une vitesse angulaire constante.

Les conditions nécessaires à l'excitation d'un champ magnétique tournant sont les suivantes:

- décalage spatial des axes des bobines de stator,

- décalage temporel des courants dans les bobines de stator.

La première exigence est satisfaite par l'emplacement approprié des bobines d'aimantation sur le noyau magnétique du stator. L'axe de phase de l'enroulement est décalé dans l'espace d'un angle de 120º. La deuxième condition est assurée par l'alimentation des bobines de stator d'un système de tension triphasé.

Lorsque le moteur est mis en marche dans un réseau triphasé, un système de courants de même fréquence et de même amplitude est établi dans l'enroulement du stator, dont les changements périodiques sont effectués les uns par rapport aux autres avec un retard d'un tiers de la période.

Les courants des phases de l'enroulement créent un champ magnétique en rotation par rapport au stator avec une fréquence n1. tr / min, qui s'appelle la vitesse du moteur synchrone:

où f1 - fréquence du secteur, Hz;

p est le nombre de paires de pôles du champ magnétique.

Avec la fréquence de courant de réseau standard Hz, la fréquence de rotation de champ selon la formule (1) et en fonction du nombre de paires de pôles a les valeurs suivantes:

En rotation, le champ croise les conducteurs des enroulements du rotor, induisant une emf en eux. Lorsque l'enroulement du rotor est fermé, le champ électromagnétique crée des courants; lors de l'interaction avec un champ magnétique tournant, un moment électromagnétique tournant se produit. La fréquence de rotation du rotor en mode moteur de la machine asynchrone est toujours inférieure à la fréquence de rotation du champ, c'est-à-dire le rotor est en retard sur le champ tournant. Ce n'est que dans cette condition que les CEM induits dans les conducteurs du rotor, le courant circule et un couple est créé. Le phénomène de décalage du rotor dû au champ magnétique est appelé glissement. Le degré de retard du rotor par rapport au champ magnétique est caractérisé par l’ampleur du glissement relatif

où n2 - vitesse du rotor, tours par minute

Pour les moteurs asynchrones, le glissement peut varier de 1 (démarrage) à une valeur proche de 0 (inactif).

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Moteur asynchrone - principe de fonctionnement et dispositif

Le 8 mars 1889, le plus grand scientifique et ingénieur russe Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky a inventé un moteur asynchrone triphasé avec rotor en court-circuit.

Les moteurs asynchrones triphasés modernes sont des convertisseurs d'énergie électrique en énergie mécanique. En raison de leur simplicité, de leur faible coût et de leur grande fiabilité, les moteurs à induction sont largement utilisés. Ils sont présents partout, c'est le type de moteur le plus répandu, ils sont produits à 90% du nombre total de moteurs dans le monde. Le moteur asynchrone a véritablement révolutionné le secteur mondial.

L'énorme popularité des moteurs asynchrones est liée à la simplicité de leur fonctionnement, à leur faible coût et à leur fiabilité.

Un moteur asynchrone est une machine asynchrone conçue pour convertir l'énergie électrique alternative en énergie mécanique. Le mot asynchrone lui-même ne signifie pas simultané. Dans ce cas, cela signifie qu'avec les moteurs asynchrones, la fréquence de rotation du champ magnétique du stator est toujours supérieure à la fréquence de rotation du rotor. Les moteurs asynchrones fonctionnent, comme cela ressort clairement de la définition, à partir d'un réseau alternatif.

Appareil

Sur la photo: 1 arbre, roulements 2,6, 3,8, carters de palier, 4 pieds, 5 boîtiers de ventilateur, 7 - roue de ventilateur, 9 - rotor à cage d 'écureuil, 10 - stator, 11 - boîte à bornes.

Les pièces principales du moteur à induction sont le stator (10) et le rotor (9).

Le stator a une forme cylindrique et est fabriqué à partir de tôles d'acier. Dans les fentes du noyau de stator, il y a des enroulements de stator en fil de bobinage. Les axes des enroulements sont décalés dans l'espace les uns par rapport aux autres selon un angle de 120 °. En fonction de la tension fournie, les extrémités des enroulements sont reliées par un triangle ou une étoile.

Les rotors d’un moteur à induction sont de deux types: un rotor en court-circuit et un rotor en phase.

Un rotor court-circuité est un noyau constitué de tôles d'acier. L'aluminium en fusion est coulé dans les rainures de ce noyau, ce qui entraîne la formation de tiges court-circuitées avec des bagues d'extrémité. Cette conception est appelée "cage d'écureuil". Dans les moteurs à haute puissance, le cuivre peut être utilisé à la place de l'aluminium. La cage d'écureuil est un enroulement de rotor court-circuité, d'où son nom.

Le rotor à phase comporte un enroulement triphasé qui ne diffère pratiquement pas de celui du stator. Dans la plupart des cas, les extrémités des enroulements du rotor de phase sont connectées en étoile et les extrémités libres sont alimentées par des bagues collectrices. À l’aide de brosses connectées aux anneaux, une résistance supplémentaire peut être insérée dans le circuit d’enroulement du rotor. Cela est nécessaire pour pouvoir modifier la résistance dans le circuit du rotor, car cela permet de réduire les courants d'appel importants. Pour en savoir plus sur le rotor de phase, consultez l'article - Moteur asynchrone à rotor de phase.

Principe de fonctionnement

Lorsque la tension est appliquée à l'enroulement du stator, un flux magnétique est créé dans chaque phase, qui varie avec la fréquence de la tension appliquée. Ces flux magnétiques sont décalés les uns par rapport aux autres de 120 °. à la fois dans le temps et dans l'espace. Le flux magnétique résultant est donc en rotation.

Le flux magnétique résultant du stator tourne et crée ainsi une force électromotrice dans les conducteurs du rotor. Le bobinage du rotor ayant un circuit électrique fermé, il se crée un courant qui, en interaction avec le flux magnétique du stator, crée un couple de démarrage du moteur, tendant à faire tourner le rotor dans le sens de rotation du champ magnétique du stator. Lorsqu'il atteint la valeur, le couple de freinage du rotor, puis le dépasse, le rotor commence à tourner. Lorsque cela se produit, le soi-disant glissement.

Diapositives est une quantité qui indique comment la fréquence synchrone n1 le champ magnétique du stator est supérieur à la vitesse du rotor n2. en pourcentage.

Le glissement est une quantité extrêmement importante. Au moment initial, il est égal à l'unité, mais jusqu'à la fréquence de rotation n2 différence de fréquence relative du rotor n1 -n2 devient plus petit, ce qui entraîne une diminution de la FEM et du courant dans les conducteurs du rotor, ce qui entraîne une réduction du couple. En mode de ralenti, lorsque le moteur tourne sans charge sur l’arbre, le glissement est minimal, mais avec une augmentation du moment statique, il augmente jusqu’à scr - glissement critique. Si le moteur dépasse cette valeur, le basculement du moteur peut survenir et entraîner un fonctionnement instable. Les valeurs de glissement vont de 0 à 1; pour les moteurs asynchrones à usage général, il est en mode nominal - 1 - 8%.

Dès que l'équilibre entre le moment électromagnétique provoquant la rotation du rotor et le moment de freinage créé par la charge sur l'arbre du moteur, le processus de modification des valeurs s'arrête.

Il s'avère que le principe de fonctionnement d'un moteur asynchrone consiste en l'interaction du champ magnétique tournant du stator et des courants induits par ce champ magnétique dans le rotor. De plus, le couple ne peut se produire que s'il existe une différence de fréquence de rotation des champs magnétiques.